CN208846762U - 一种太阳能集热水储能地源热泵供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能集热水储能地源热泵供热系统，包括太阳能集热装置、导热油泵、油水换热器、第一水泵、储热水箱、第二水泵、地源热泵、第三水泵和垂直埋管，油水换热器、导热油泵和太阳能集热装置循环连接，油水换热器、第一水泵和储热水箱循环连接，地源热泵、第二水泵和储热水箱循环连接，垂直埋管、第三水泵和地源热泵循环连接，储热水箱和用户端循环连接。本实用新型利用水作为储热材料，成本低，安全可靠，并通过储热水箱将热水储存起来供用户使用，使得太阳能集热水储能地源热泵供热系统具有高热能、成本低、寿命长的优点，并利用低电谷地源热泵补热蓄能，保证了能够为用户持续稳定的供暖。

Description

一种太阳能集热水储能地源热泵供热系统

技术领域

本实用新型涉及光热供热系统技术领域，特别是涉及一种太阳能集热水储能地源热泵供热系统。

背景技术

太阳能是可再生能源中应用最为广泛的能源种类之一，利用太阳能进行蓄热储能技可以解决光热发电中的能源，目前采用的大多是导热油储能换热，因其具有良好的导热能力和稳定性被广泛采用。但导热油仍存在寿命低、成本高等缺点。

针对上述问题，水储能技术可以解决高温低成本能源储存难题。但是，因为太阳能因天气原因有不稳定性，无法保证为用户持续稳定的供暖。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种太阳能集热水储能地源热泵供热系统，以解决上述现有技术存在的问题，利用水热储能，使得太阳能集热水储能地源热泵供热系统具有高热能、成本低、寿命长、可持续稳定供暖的优点。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供了一种太阳能集热水储能地源热泵供热系统，包括太阳能集热装置、导热油泵、油水换热器、第一水泵、储热水箱、第二水泵、地源热泵、第三水泵和垂直埋管，所述油水换热器的导热油出口通过所述导热油泵与所述太阳能集热装置的入口端连接，所述太阳能集热装置的出口端与所述油水换热器的导热油入口连接，所述油水换热器的水出口与所述储热水箱的第一热水入口连接，所述储热水箱的第一温水出口通过所述第一水泵与所述油水换热器的水入口连接，所述地源热泵的热水出口通过所述第二水泵与所述储热水箱的第二热水入口连接，所述地源热泵的温水入口与所述储热水箱的第二温水出口连接，所述垂直埋管的出口通过所述第三水泵与所述地源热泵的热水入口连接，所述地源热泵的温水出口与所述垂直埋管的入口连接，所述储热水箱的热水出口用于与用户端的散热器的入口连接，所述储热水箱的温水入口用于与所述散热器的出口连接。

优选地，所述太阳能集热装置包括太阳能槽式集热镜和管状集热器，所述太阳能槽式集热镜将太阳光聚在一条直线上，所述管状集热器设置于所述直线上。

优选地，所述太阳能集热装置、所述导热油泵和所述油水换热器通过配管循环连接，所述油水换热器、所述储热水箱和所述第一水泵通过配管循环连接，所述储热水箱、所述第二水泵和所述地源热泵通过配管循环连接，所述储热水箱和所述用户端的散热器通过配管循环连接，所述地源热泵、所述第三水泵和所述垂直埋管通过配管循环连接。

优选地，所述配管外包裹有保温套。

优选地，所述储热水箱的外壳为不锈钢板，所述储热水箱内部设有保温层。

优选地，所述储热水箱上设有液位指示器。

优选地，所述垂直埋管为地热源藕式垂直埋管，所述地热源藕式垂直埋管为一组或多组。

优选地，所述垂直埋管的安装在地面以下50～150米处。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：太阳能集热水储能地源热泵供热系统利用水作为储热材料，成本低，安全可靠，并通过储热水箱将热水储存起来供用户使用，使得太阳能集热水储能地源热泵供热系统具有高热能、成本低、寿命长的优点，并利用低电谷地源热泵补热蓄能，保证了能够为用户持续稳定的供暖，同时降低了运行成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型太阳能集热水储能地源热泵供热系统的示意图；

其中：1-太阳能集热装置，2-油水换热器，3-储热水箱，4-地源热泵，5-导热油泵，6-第一水泵，7-第二水泵，8-第三水泵，9-垂直埋管，10-太阳能槽式集热镜，11-管状集热器，12-散热器的入口，13-散热器的出口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种太阳能集热水储能地源热泵供热系统，以解决现有技术存在的问题，利用水热储能，使得太阳能集热水储能地源热泵供热系统具有高热能、成本低、寿命长、可持续稳定供暖的优点。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示：本实施例提供了一种太阳能集热水储能地源热泵供热系统，包括太阳能集热装置1、油水换热器2、储热水箱3、地源热泵4、导热油泵5、第一水泵6、第二水泵7、第三水泵8和垂直埋管9，油水换热器2的导热油出口通过导热油泵5与太阳能集热装置1的入口端连接，太阳能集热装置1的出口端与油水换热器2的导热油入口连接，油水换热器2的水出口与储热水箱3的第一热水入口连接，储热水箱3的第一温水出口通过第一水泵6与油水换热器2的水入口连接，地源热泵4的热水出口通过第二水泵7与储热水箱3的第二热水入口连接，地源热泵4的温水入口与储热水箱3的第二温水出口连接，垂直埋管9的出口通过第三水泵8与地源热泵4的热水入口连接，地源热泵4的温水出口与垂直埋管9的入口连接，储热水箱3的热水出口用于与用户端的散热器的入口12连接，储热水箱3的温水入口用于与散热器的出口13连接。

太阳能集热装置1包括太阳能槽式集热镜10和管状集热器11，太阳能槽式集热镜10将太阳光聚在一条直线上，管状集热器11设置于直线上。太阳能集热装置1利用太阳能槽式集热镜10吸收太阳能，并对管状集热器11中的导热油进行加热。太阳能槽式集热镜10的抛物面对太阳进行的是一维跟踪，聚光比为10～100，温度可以达到400℃。

太阳能集热装置1、导热油泵5和油水换热器2通过配管循环连接，油水换热器2、储热水箱3和第一水泵6通过配管循环连接，储热水箱3、第二水泵7和地源热泵4通过配管循环连接，储热水箱3和用户端的散热器通过配管循环连接，地源热泵4、第三水泵8和垂直埋管9通过配管循环连接。配管外包裹有保温套，以降低水在整个系统的流动过程中的热量散失。

储热水箱3的外壳为不锈钢板，储热水箱3内部设有保温层，保温层采用聚氨脂整体发泡工艺进行保温，以降低储存在储热水箱3中的热水的热量损失，储热水箱3上设有液位指示器，以显示储热水箱中的水量。储热水箱3是储存热水的容器，因为太阳能集热装置1只能在白天光照充足的条件下进行工作，而用户一般在晚上才使用热水，所以必须通过储热水箱3将利用太阳能集热装置1吸收的热能在白天产出的热水储存起来，储热水箱3的容积是用户每天晚上使用热水量的总和。太阳能集热装置1的太阳能槽式集热镜10的面积和储热水箱3的容积设计的足够大，以保证白天能够储存足够热量，供用户端昼夜供暖。

地源热泵技术属可再生能源利用技术。地源热泵4是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于400米深)作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。地源热泵4属于经济有效的节能技术，地源热泵4的COP值达到了4以上，也就是说消耗1KWh的能量，用户可得到4KWh以上的热量或冷量。

地源热泵4利用土壤或水体温度冬季为12-22℃，温度比环境空气温度高，地源热泵4循环的蒸发温度提高，能效比也提高；垂直埋管9可获取地下深层土壤的热量。垂直埋管9为地热源藕式垂直埋管，通常安装在地下50-150米深处，一组或多组一组或多组垂直埋管9与地源热泵4相连，垂直埋管9内装有水和防冻液，防冻液用于防止垂直埋管9内的水结冰，打开第三水泵8，封闭的垂直埋管9内的水将热能传送给地源热泵4，然后利用地源热泵4转化为所需的热水，并利用第二水泵7将地源热泵4转化而来的热水输入到储热水箱3，以供用户取暖所用。

本实施例中的太阳能集热水储能地源热泵供热系统的工作原理为：太阳能集热装置1利用的是光热转化方式，通过聚焦、反射和吸收等过程实现光能到热能的转化，使管状集热器11中的导热油达到一定温度，导热油通过导热油泵5从管状集热器11流入油水换热器2内，同时储热水箱3中的水通过水泵6流入油水换热器2的水入口，进而流入油水换热器2内，热油和水在油水换热器2内进行换热后得到热水，热水经油水换热器2的水出口流出后并经储热水箱3的第一热水入口流回储热水箱3，如此实现热油与冷水不断的循环换热，使储热水箱3的水温整体升高，热能被储存起来，与此同时，储热水箱3的热水经水循环泵7输入到用户端的散热器的入口12，经散热后的低温水经散热器的出口13流出后再经储热水箱3的温水入口流回储热水箱3。整个系统利用水作为储热材料，安全可靠且成本低，降低整个系统的运行成本。

随着经济的发展，人民生活水平的提高，社会对电能的需求不断的增长，使电网容量不断扩大，峰谷和低谷划分：它是将一天24小时划分成两个时间段，把8：00—22：00共14小时称为峰段，执行峰电价为0.56元/kWh；22：00—次日8：00共10个小时称为谷段，执行谷电价为0.28元kWh。因此，在夜间或白天光照不足或雨、雪、冰雹等极端天气条件下，太阳能集热装置1停止运行，为了保证用户端昼夜采暖的需要，启动地源热泵4，为用户持续稳定的供暖。

本说明书中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种太阳能集热水储能地源热泵供热系统，其特征在于：包括太阳能集热装置、导热油泵、油水换热器、第一水泵、储热水箱、第二水泵、地源热泵、第三水泵和垂直埋管，所述油水换热器的导热油出口通过所述导热油泵与所述太阳能集热装置的入口端连接，所述太阳能集热装置的出口端与所述油水换热器的导热油入口连接，所述油水换热器的水出口与所述储热水箱的第一热水入口连接，所述储热水箱的第一温水出口通过所述第一水泵与所述油水换热器的水入口连接，所述地源热泵的热水出口通过所述第二水泵与所述储热水箱的第二热水入口连接，所述地源热泵的温水入口与所述储热水箱的第二温水出口连接，所述垂直埋管的出口通过所述第三水泵与所述地源热泵的热水入口连接，所述地源热泵的温水出口与所述垂直埋管的入口连接，所述储热水箱的热水出口用于与用户端的散热器的入口连接，所述储热水箱的温水入口用于与所述散热器的出口连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能集热水储能地源热泵供热系统，其特征在于：所述太阳能集热装置包括太阳能槽式集热镜和管状集热器，所述太阳能槽式集热镜将太阳光聚在一条直线上，所述管状集热器设置于所述直线上。

3.根据权利要求1所述的太阳能集热水储能地源热泵供热系统，其特征在于：所述太阳能集热装置、所述导热油泵和所述油水换热器通过配管循环连接，所述油水换热器、所述储热水箱和所述第一水泵通过配管循环连接，所述储热水箱、所述第二水泵和所述地源热泵通过配管循环连接，所述储热水箱和所述用户端的散热器通过配管循环连接，所述地源热泵、所述第三水泵和所述垂直埋管通过配管循环连接。

4.根据权利要求3所述的太阳能集热水储能地源热泵供热系统，其特征在于：所述配管外包裹有保温套。

5.根据权利要求1所述的太阳能集热水储能地源热泵供热系统，其特征在于：所述储热水箱的外壳为不锈钢板，所述储热水箱内部设有保温层。

6.根据权利要求1所述的太阳能集热水储能地源热泵供热系统，其特征在于：所述储热水箱上设有液位指示器。

7.根据权利要求1所述的太阳能集热水储能地源热泵供热系统，其特征在于：所述垂直埋管为地热源藕式垂直埋管，所述地热源藕式垂直埋管为一组或多组。

8.根据权利要求7所述的太阳能集热水储能地源热泵供热系统，其特征在于：所述垂直埋管的安装在地面以下50～150米处。